[发明专利]一种隧道围岩快速分级设备系统及其操作方法

说明书

本发明涉及隧道工程技术领域，且公开了一种隧道围岩快速分级设备系统及其操作方法，所述隧道围岩快速分级设备系统主要由岩体完整性系数快捷测试分析模块、岩石单轴饱和抗压强度快捷测试分析模块、围岩分级修正指标测试分析模块等三部分软硬件组成。该隧道围岩快速分级设备系统及其操作方法，在围岩分级领域率先研制了一套集采集、存储、调用、输入、计算到成果输出的一体化隧道围岩级别快速鉴定设备系统，具备高分辨、低能耗、轻便化和功能集成的特点，具有防尘、防潮和防干扰等特点，更适合在隧道洞内恶劣环境下应用，实现了隧道围岩分级的快速化、定量化和规范化，避免了人为鉴定的主观性和常规鉴定缺乏可操作性等问题。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体为一种隧道围岩快速分级设备系统及其操作方法。

背景技术

隧道工程是一项高风险的隐蔽性工程，前期常规勘察为隧道工程设计提供的围岩分级是对围岩的粗略预分级，需要在施工过程中不断加以修正。但是国内外的学者提出的工程岩体分级方法有上百种，就国内现行使用的公路和铁路的围岩分级方法都不尽相同，各分级方法选用的定量指标数目各有不同，少则1个，多则近10个。目前要求隧道及地下工程施工地质超前预报提供施工掌子面前方岩体分级的情况已不鲜见，但是在隧道地质超前预报特别是施工地质超前预报阶段，根据隧道掌子面围岩岩体体积节理数JV、岩石体声波测试结果，可确定围岩岩体完整性系数KV；根据隧道洞内地质调查可确定主要结构面状态和岩体含水情况；但要确定岩石单轴饱和抗压强度RC，必须取样进行岩石单轴抗压强度试验，且岩体的初始地应力状态无法快速确定。

因此，在隧道施工期间需要在施工过程中不断对围岩级别加以修正，进行动态设计。常规的围岩分级方法很慢且定性的影响因素较多，缺乏施工期隧道围岩快速分级方法，加之定量指标参数的采集分析的困难，目前的施工期围岩分级主要是在隧道现场通过人为观察即行判定，主观臆断、缺乏科学性，也因此出现较多的因围岩划分错误导致的坍塌灾害事故，造成很多生命财产损失。因此，研究隧道施工期围岩级别快速判定方法及软硬件系统，是目前隧道施工亟待解决的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道围岩快速分级设备系统及其操作方法，具备隧道围岩分级的快速化、定量化和规范化，避免了人为鉴定的主观性和常规鉴定缺乏可操作性等优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。

(二)技术方案

本发明提供如下技术方案：一种隧道围岩快速分级设备系统及其操作方法，所述分级设备系统的操作方法包括以下步骤：

S1、分析现有隧道围岩分级基本理论方法。

S2、确定围岩快速分级需要的指标。

S3、研究岩体完整性指标的快捷测试方法。

S4、研究岩石坚硬程度指标的快捷测试方法。

S5、研究地下水、结构面、初始地应力状态等修正指标的现场快捷确定方法。

S6、实现从现成数据采集到成果输出的一体化软硬件系统。

所述隧道围岩快速分级设备系统主要由岩体完整性系数快捷测试分析模块、岩石单轴饱和抗压强度快捷测试分析模块、围岩分级修正指标测试分析模块等三部分软硬件组成。

优选的，所述隧道岩体完整性指标快捷测试方法包括有品字形测区与L形测线布置方法，所述隧道岩体完整性指标快捷测试方法还包括有六点串联固定式接收换能器系统设计。

优选的，所述波速数据采集软硬件内部包括有岩块波速与岩体波速分离计算方法，所述岩块波速与岩体波速分离计算方法包括有测试流程、趋势线法求解原理、单个测区岩块、岩体纵波速度代表值的确定、整个掌子面岩块、岩体纵波速度代表值的确定和岩体完整性系数的最终确定。